Die Zelle als Grundbaustein der Lebewesen

Nach strukturellen Merkmalen lassen sich Procyten und Eucyten unterscheiden. In den Eucyten kommen als typische Struktureinheiten folgende Bestandteile vor: Kern, Mitochondrien, Endoplasmatisches Reticulum, Dictyosomen, Cytosomen (Microbodies), Lysosomen, Ribosomen, Cytoskelett, Centriolen; zusätzlich bei fotosynthesefähigen Organismen Plastiden und Vakuolen. Zellbiologische Erkenntnisse und Experimente interessieren heute nicht mehr nur den Cytologen, den Spezialisten auf diesem Gebiet. Immer häufiger wird die Öffentlichkeit über aufsehenerregende Ergebnisse aus Zellforschungslaboratorien informiert.

Mikroskop von VAN LEEUWENHOEK. Die Geschichte der Mikroskopie beginnt bereits um 500 v. Chr., als Griechen und Römer Lupen bereits als Brenngläser benutzt haben. Die beiden Holländer HANS und ZACHARIAS JANSSEN entwickelten 1550 die ersten Mikroskope.

Befruchtungsvorgänge außerhalb des Organismus, gentechnisch veränderte Mikroorganismen und Antibiotika, die Krankheitserreger nicht mehr in ihrer Vermehrung zu stoppen vermögen, lassen viele Menschen aufhorchen. Im Gegensatz zu früher nimmt die Öffentlichkeit heute verstärkt Anteil an der Entwicklung der Zellbiologie. Was die Wissenschaft heute vom Bau der Zelle weiß, wie sie diese in technischen Prozessen nutzen, physiologisch beeinflussen und in ihrem Erbgut verändern kann, das ist das Ergebnis eines langen Erkenntniswegs, der 1665 mit einer fundamentalen Beobachtung von ROBERT HOOKE – der Entdeckung von Zellen aus Flaschenkork – begann.

Mikroskop von HOOKE (1635-1703)

1839 wiesen MATTHIAS SCHLEIDEN (1804-1881) für Pflanzen und THEODOR SCHWANN (1810-1882) für Tiere nach, dass grundsätzlich alle Organismen aus Zellen aufgebaut sind. Sie belegten auch, dass das Protoplasma der Träger des Lebens ist. Bis heute gelten fundamentale Aussagen der Zellenlehre des 19. Jahrhunderts:

  • Alle Lebewesen bestehen aus Zellen.

  • Zellen gehen stets aus Zellen hervor.

  • Zellen haben einen prinzipiell gleichartigen Aufbau.

  • Die Leistungen eines Organismus basieren auf seinen Zell-Leistungen.
MATTHIAS SCHLEIDEN (1804-1881)

Die Zelle ist vieles zugleich: Sie ist der Grundbaustein der Lebewesen, der Einzeller ebenso wie der Vielzeller. Sie stellt ein offenes System dar, was bedeutet, dass die Einzelzelle auf ständigen Stoff- und Energieaustausch mit der Umwelt und/oder den angrenzenden Zellen angewiesen ist. Man könnte die Zelle mit einer Art chemischen Fabrik vergleichen, die mit Ausgangsstoffen versorgt werden muss, die sie zu Produkten verarbeitet, und Abfallstoffe bildet, die entsorgt werden müssen.
Die Urformen und die heute in beachtlicher Vielfalt vorhandenen Zelltypen haben eines gemeinsam: Sie alle besitzen die Kennzeichen des Lebens. Was für Pflanzen, Tiere, Pilze und Mikroorganismen charakteristisch ist, trifft auch auf den einzelnen Baustein, die Zelle, zu.

JahrZellforscherDaten zur Entdeckungsgeschichte der Zelle
1665Robert HookeHooke entdeckt die zelluläre Struktur des Flaschenkorks und führt den Begriff „Cellula“ (Zelle) ein.
um 1680Antoni van
Leeuwenhoek
Leeuwenhoek entdeckt Einzeller, Bakterien, Blutkörperchen und Säugerspermien.
1838/39Theodor Schwann
Matthias Schleiden
Schwann und Schleiden sind die Begründer der Zelltheorie, die besagt, dass alle Lebewesen aus Zellen aufgebaut sind.
1855Rudolf VirchowVirchow formuliert den noch heute gültigen Satz: „Omnis cellula e cellula“: Jede Zelle entstammt einer Zelle.

Kennzeichen des Lebendigen

Zellen treten uns in großer Vielfalt entgegen. Man kann zunächst grundsätzlich den Procyten als Grundbaustein der Prokaryoten und den Eucyten, den zellulären Baustein der Eukaryoten, unterscheiden. Zellen variieren aber auch in Form, Größe, Leistungsfähigkeit und Lebensdauer. Zellen sind häufig kugelförmig, kubisch, zylindrisch oder polyedrisch. Die Procyten messen oft weniger als 1 mm, können aber auch 100 mm groß oder etwas darüber sein. Die durchschnittliche Größe eukaryotischer Zellen liegt zwischen 10 und 100 mm. Blutzellen sind kleiner, manche Zelltypen, wie Tracheen der Pflanzen oder Nervenzellen, können um ein Vielfaches größer sein. Im Einzelfall können Zelllängen im Zentimeterbereich erlangt werden.

Die Zelle als Grundbaustein im Gewebe eines Laubblatts

Leistungsfähigkeit und Spezialisierung sind zwei eng miteinander verbundene Phänomene. Während bei einzelligen Organismen die Zelle noch alle Funktionen und Leistungen erbringen kann, treten bei kompliziert gebauten Vielzellern tief greifende Spezialisierungen ein. Der menschliche Körper zum Beispiel besteht aus etwa 200 verschiedenen Zelltypen. Was eine Knochenzelle zu leisten vermag, können Blutzellen nicht erbringen und umgekehrt. Einzeller sind normalerweise potenziell unsterblich. Sie gehen bei der Teilung in den Nachfolgezellen auf. Die Körperzellen der Vielzeller haben aber eine begrenzte, allerdings sehr unterschiedliche Lebensdauer.

Zelltypen des MenschenLebensdauer von Zellen
NervenzellenLebensdauer des Organismus
SkelettmuskelzellenLebensdauer des Organismus
Erythrocyten3 bis 4 Monate
Dünndarmepithelzellen3 bis 4 Monate

Die Zelle als Chemiefabrik
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